PROTOTIPE SISTEM SIRKULASI AIR TAMBAK DAN PAKAN … · Otomatisasi sistem ini menggunakan...
Transcript of PROTOTIPE SISTEM SIRKULASI AIR TAMBAK DAN PAKAN … · Otomatisasi sistem ini menggunakan...
PROTOTIPE SISTEM SIRKULASI AIR TAMBAK DAN PAKAN IKAN
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Oleh:
OFFI SURYA ABDI
D 400 110 021
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
1
PROTOTIPE SISTEM SIRKULASI AIR TAMBAK DAN PAKAN IKAN
OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
Abstrak
Budidaya ikan sudah menjadi mata pencaharian sebagian masyarakat Indonesia. Pada
umumnya masyarakat dalam pembudidayaan kurang memperhatikan jadwal pemberian
pakan dan sirkulasi air yang baik. Oleh karena itu diperlukannya otomatisasi pada
budidaya perikanan, yang pada pembahasan penelitian ini adalah budidaya tambak.
Otomatisasi sistem ini menggunakan mikrokontroler Arduino yang menggerakkan
motor servo sebagai pembuka tutup kran air dan pembuka tutup pakan, sensor infra
merah sebagai pendeteksi ada atau tidaknya pakan di dalam wadah pakan, dan relai
untuk saklar kran yang mengalirkan air bersih. Ketika air pada wadah ikan sudah kotor,
maka relai akan menyala sehingga pompa air bersih bekerja dan kran untuk air kotor
akan membuka guna untuk menguras air yang kotor. Sedangkan untuk pakan diberikan
indikator berupa LED yang akan menyala ketika sensor membaca tidak ada halangan
yang berupa pakan pada wadah pakan. Hal tersebut menandakan pakan harus diisi
kembali. Pengujian dilakukan 3 minggu berturut-turut untuk mendapatkan data yang
maksimal. Pada tiap minggu diterapkan pembukaan kran dengan waktu yang berbeda.
Pada minggu pertama didapatkan pengurasan air sampai air menjadi jernih hanya
diperlukan waktu 1 menit, sedangkan minggu kedua selama 6 menit dan untuk minggu
ketiga selama 8 menit. Semakin lama waktu pengurasan dikarenakan air semakin keruh
dalam kurun waktu 1 minggu hingga 3 minggu, sehingga waktu yang diperlukan untuk
menguras semakin lama. Untuk pakan, dilakukan pemberian pakan selama 2 kali dalam
sehari, yaitu pada pagi dan sore hari. Dilakukan pengambilan data selama seminggu
untuk memantau seberapa sering pakan harus diisi kembali setelah sensor mendeteksi
pakan pada wadah sudah habis. Didapatkan 2 kali dalam seminggu lampu LED pertanda
pakan habis tersebut menyala, yaitu pada hari ke 3 dan hari ke 6, atau dapat dikatakan 3
hari sekali pakan harus diisi kembali.
Kata Kunci: arduino, automatisasi, relay, sensor infra merah, tambak.
Abstract
Fish cultivation has become a livelihood of most people in Indonesia. In general,
Indonesian people careless about feeding and water circulation schedule. Therefore
required automation for fish cultivation, that in this discussion is fish ponds. This
automation system using Arduino microcontroller to drive the servo motor as a tap
opener and fish feed container tap opener, infrared sensor as an obstacle detector used to
detect there are feed on the container or not, and relay as an electrical switch for faucet
that stream the fresh water to the pond. When the water in the pool is dirty, then it
automatic activate the relay so the water pump is on and the tap also will open to drain
the dirty water. While for feed, given LED as indicator that will light up if sensor detect
no obstacle in the form of feed. It indicates that feeds must be refilled. This test is done
for 3 weeks straight to maximize of collecting data. On every week, applied different
time for opening the faucet. On first week, it takes 1 minute to drain the water until it
2
become clear. six minutes for the second week, and 8 minutes for the third. The more
turbid the water, it takes longer time to drain, because the water become dirtles in week
3. For the feed, it has been done twice a day, on the morning and afternoon. Data
collection was done in a week to monitor how often the feed need to be refilled after the
sensor detect that feed are run out. It is twice in a week for LED to light up that indicate
feed runs out, there are on day 3 and 6, it also can be defined that feed must be filled in
every three days.
Keywords: arduino, automation, infrared sensor, pond, relay.
1. PENDAHULUAN
Budidaya ikan sudah menjadi mata pencaharian sebagian masyarakat Indonesia, terutama pada
masyarakat yang pada daerahnya mempunyai sumber air yang melimpah. Masyarakat perkotaan
pun dapat berbudidaya ikan sebagai usaha sampingan maupun hobi dengan kolam ikan sebagai
media budidayanya. Agar proses pembudidayaan usaha ikan agar menghasilkan ikan-ikan yang
berkualitas, pengusaha ikan tentunya harus memberikan perawatan dan pemeliharaan dengan
memberikan asupan makanan ikan yang berkualitas juga. Proses memberi pakan pada ikan biasanya
dilakukan secara manual oleh masyarakat pada umumnya ke area kolam maupun tambak dengan
tujuan agar pakan merata dan berusaha agar semua ikan mendapat asupan makanan maksimal.
Selain pakan sirkulasi air yang baik dalam kolam dan tambak juga mempunyai pengaruh besar
untuk kualitas budidaya ikan. (Astriani R, 2016).
Pada umumnya masyarakat dalam pembudidayaan kurang memperhatikan jadwal pemberian
pakan dan sirkulasi air yang baik, terutama pada pembudidaya yang bertujuan untuk usaha
sampingan. Oleh karena itu, perlu ada suatu sistem yang baik dan tepat waktu. Salah satu solusi
adalah dengan membuat sistem pakan otomatis yang tepat waktu sesuai jadwal yang telah
terprogram dan juga membuat sistem sirkulasi air otomatis yang baik. Sebaiknya dua sistem ini
dapat bekerja secara bersamaan, sehingga memudahakan pembudidaya.
Sistem yang telah disebutkan dapat dibuat secara elektrik otomatis dengan memanfaatkan
pengendali Arduino yang berfungsi mengatur dan memprogram kerja sistem. Menurut Kurniawati
Meri. (2011) Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik yang open source yang
di dalamnya terdapat komponen utama sebuah chip mikrokontroler. Mikrokontroler adalah chip
yang dapat diprogram menggunakan komputer. Tujuan pemrograman pada mikrokontroler adalah
agar rangkaian elektronik dapat membaca masukan dan memproses masukan tersebut menjadi
keluaran kerja sesuai keinginan. Program Arduino menggukan bahasa pemrograman C.
Untuk mengaplikasikan sistem diperlukan sensor yang berfungsi sebagai indikator
3
persediaan pakan yang telah hampir habis. Sensor yang digunakan yaitu adalah sensor inframerah
yang akan dikontrol dengan Arduino dan sebagai keluarannya adalah lampu LED. Infra red (IR)
detector atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya
infra merah. Pengertian sensor inframerah adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya dengan
panjang gelombang lebih panjang dari cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih pendek dari
gelombang radio apabila sensor inframerah tersebut dilalui arus. (Alfan Rachman, 2010)
Sedangkan implementasinya untuk pemberian pakan menggunakan motor servo dengan
torsi tertentu, sehingga dapat membuka katup wadah pakan sesuai dengan pewaktu yang telah
diprogram menggunakan Arduino.
Sistem yang dikontrol Arduino di antaranya adalah sistem saklar daya pada relai 5V pada
pompa air, sensor infra merah, motor servo wadah pakan, dan motor servo katup pembuangan air.
2. METODE
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah pengumpulan data sekunder (diperoleh dan
dicatat pihak lain). Penelitian yang dilakukan pertama yaitu mencari referensi dengan topik yang
sama dengan tugas akhir ini, kemudian melakukan pencarian data menggunakan metode
eksperimental yang mempunyai tujuan untuk mencari hubungan sebab akibat dengan
memanipulasikan sistem yang dibuat dengan sistem yang konvensional.
Data yang dibutuhkan untuk sistem antara lain efektivitas alat setelah digunakan beberapa
hari dan kesinkronan antara sistem pakan dan sirkulasi air otomatis. Setelah data sistem diperoleh,
dibuat tabel data sesuai dengan waktu yang telah ditentukan, dengan mempertimbangkan foktor–
faktor yang dapat mempengaruhi sistem.
4
Gambar 1 memperlihatkan diagram alir proses penelitian.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Sistem pergantian air tambak dan pakan otomatis ini menggunakan konsep sistem elektrik
dengan memanfaatkan kontroler Arduino. Penulis akan membahas tentang perancangan alat
dan perancangan elektronik, yaitu sebagai berikut.
3.1 Perancangan Alat
Dalam penelitian ini, alat yang akan dibuat menggunakan material dasar berupa akrilik yang
berbentuk dua kubus yang berdempetan; satu kubus untuk tempat air bersih dan kubus yang
lain untuk air yang berisikan ikan. Kubus yang berisikan air bersih terdapat pompa air di
dalamnya, sedangkan kubus yang berisikan ikan, terdapat kran untuk pembuangan. Di atas
kubus untuk ikan, terdapat kubus kecil untuk tempat pakan ikan. Kran untuk pembuangan air
dan pembuka tutup pakan digerakkan menggunakan motor servo. Pada tempat pakan,
terdapat sensor infra merah untuk mendeteksi masih terdapat pakan atau sudah habis. Ketika
pakan habis, LED di samping kubus akan menyala. Di samping kubus penampungan air
terdapat kotak kontrol yang didalamnya terdapat Arduino dan relai. Gambar 2
memperlihatkan rancangan alat yang dibuat.
5
Gambar 2. Rancangan alat
3.2 Perancangan Rangkaian Elektronik
Pada perancangan alat ini, penulis akan memaparkan alat atau komponen yang digunakan
untuk merancang sistem. Perancangan sistem menggunakan kontroler Arduino Uno yang
berfungsi sebagai kontrol aksi sesuai program yang dimasukkan. Aksi yang dimaksud adalah
aksi 2 motor servo, relai dan sensor infra merah.
Menurut Heru Dibyo Laksono (2012) Relai adalah saklar elektromagnetik yang dapat
memutus dan menghubungkan arus listrik sesuai dengan koil yang diberikan. Cara kerja relai
adalah dengan memberikan arus listrik ke koil, sehingga menimbulkan medan magnet dan
menarik plat metal yang berada di dalam relai. Dengan demikian plat akan menghantarkan
listrik pada ujung ujung kontak.
Motor servo dalam sistem ini berguna sebagai penggerak katup kran pembuangan dan
penggerak katup pakan dengan sudut pergerakan yang diperlukan. Dalam aplikasinya, gerak
dan waktu motor servo dikontrol oleh Arduino sesuai dengan program yang dimasukan
penulis. Penulis menggunakan motor servo DC dengan torsi masing-masing servo yaitu 5
kg.cm.
Penulis menggunakan sensor infra merah atau sensor halang (obstacle) untuk pengecekan
wadah pakan yang kosong. Prinsip kerja sensor ini adalah jika pada jangkauan sensor
terdeteksi objek, maka sensor akan bernilai rendah dan jika tidak terdeteksi objek maka
sensor akan bernilai tinggi. Prinsip kerja tersebut maka menjadi acuan dalam pembuatan
program untuk mengontrol aksi indikator berupa lampu LED. Gambar 3 memperlihatkan
rangkaian alat.
6
Gambar 3. Rangkaian elektronik alat
3.3 Hasil Pengujian Efektivitas Sirkulasi Air
Data diperoleh dari pengujian yang dilakukan penulis selama 3 minggu dengan variasi lama
waktu pergantian air dan kondisi kejernihan air. Dimensi kolam adalah 15x15x15 cm3
dengan volume 3,375 cm3. Prinsip kerja sistem adalah motor servo kran akan terbuka
bersamaan dengan menyalanya pompa air sampai dengan waktu yang telah ditentukan. Tabel
1 menunjukan hasil pengujian efektivitas sirkulasi air.
Tabel 1 Hasil pengujian efektivitas sirkulasi air
No Pergantian Air Waktu Pergantian Air (menit) Kondisi Air
1
1 Minggu
1 Jernih
2 -
3 -
2
2 Minggu
4 Keruh
5 Keruh
6 Jernih
3
3 Minggu
7 Keruh
8 Jernih
9 -
7
Keterangan:
Tanda (-) diartikan sistem berhenti bekerja.
3.4 Analisis Hasil Pengujian Sirkulasi Air
Analisis data mengacu pada hasil pengujian yang telah penulis lakukan, dengan mengambil
percobaan pada sistem pergantian air setiap satu minggu sekali, dua minggu sekali, dan 3
minggu sekali. Data menunjukkan bahwa lama waktu pergantian air atau delay sangat
mempengaruhi kejernihan air setelah pergantian. Oleh karena itu, dengan percobaan
menggunakan tingkat kekeruhan yang berbanding lurus dengan waktu semakin keruh air,
maka delay pergantian air akan semakin lama pula, sehingga memperoleh air jernih yang
diinginkan.
3.5 Hasil Pengujian Pemberian Pakan
Data yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan penulis adalah perbandingan antara
jumlah air pengujian, jumlah katup terbuka dan kondisi indikator pakan. Wadah pakan
berdimensi 5x5x5 cm dengan volume 125 cm3. Prinsip kerja pemberian pakan adalah wadah
pakan akan terbuka dua kali dalam satu hari yaitu pagi dan sore. Ketika persediaan pakan
mulai habis maka sensor infra merah akan beraksi menyalakan lampu LED sebagai
indikator. Tabel 2 menunjukkan hasil pengujian pemberian pakan.
Tabel 2 Hasil pengujian pemberian pakan
No Hari Jumlah Katup Terbuka (Kali) Status Indikator Pakan
1 Ke-1 2 Mati
2 Ke-2 2 Mati
3 Ke-3 2 Nyala
4 Ke-4 2 Mati
5 Ke-5 2 Mati
6 Ke-6 2 Nyala
7 Ke-7 2 Mati
8
3.6 Analisis Hasil Pengujian Pemberian Pakan
Berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan jika pemberian pakan
dilakukan dua kali dalam sehari maka dalam satu minggu. Keadaan indikator pakan habis
akan menyala setiap tiga hari dan katup wadah pakan akan berhenti bergerak sampai wadah
pakan terisi kembali. Hal ini terjadi karena sensor infra merah tidak membaca lagi adanya
penghalang di depannya, sehingga sensor akan mengirimkan data pada Arduino untuk
menyalakan lampu LED sebagai indikator persediaan pakan hampir habis.
4. PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan, maka penulis dapat mengambil kesimpulan
sebagai berikut.
a. Sistem sirkulasi dan pemberian pakan otomatis pada tambak ini terbukti mempermudah
pembudidayaan ikan.
b. Lamanya rentang waktu pergantian air atau sirkulasi air mempengaruhi tingkat kekeruhan
air dan lamanya proses pergantian air untuk memperoleh air jernih yang diinginkan.
c. Peroses pergantian air dengan kolam bervolume 3,375 cm3 seminggu sekali, memerlukan
waktu 1 menit menggunakan pompa 2000 liter per menit sehingga air kolam bersih.
d. Sistem pergantian air otomatis secara bersamaan antara pembuangan dan pengisian sangat
efektif karena ikan pada tambak tidak kekurangan air.
DAFTAR PUSTAKA
Alfan Rachman. (2010). Penghitung Jumlah Kendaraan Pada Area Parkir Dengan Mikrokontroler
At89s51. Universitas Gunardama. Depok
Heru Dibyo., M. Nasir Sonni. (2012). Perancangan Dan Implementasi Relay Arus Lebih Sesaat
Berbasis Microcontroller. Univeristas Andalas Padang Sumatera Barat. Andalas
Kurniawati Meri., Paramita C E. (2011). Alat Pengendali Pemberi Makan Ikan Otomatis Di Aquarium
Berbasis Mikrokontroler. AMIK GI MDP. Palembang
Romaria, A. (2016). Rancang Bangun Perangkat Pemberi Pakan Ikan Otomatis Pada Kolam
Pembenihan Ikan Berbasis Arduino. Universitas Maritim Raja Ali Haji. Tanjung Pinang